بخشی از مقاله
چکیده
توسعه پایدار و مدیریت منابع آب اعم از سطحی و زیرزمینی با توجه به اهمیت مسایل زیست محیطی در کشور بسیار مهم و ضروری است. در آب های زیرزمینی کم عمق مشکلات زیست محیطی بیشتر بروز پیدا می کنند. نبود داده های پویای آب زیرزمینی از چالش های مدیریت منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود. این مطالعه با هدف توسعه مدلی برای استخراج اطلاعات عمق آب های زیرزمینی با استفاده از داده های سنجش از دور شامل تصاویر MODIS چند زمانی و مشاهدات و بررسی های میدانی تهیه شده است.
مطالعه حاضر بر این واقعیت استوار است که رطوبت خاک در سطح زمین به طور قابل ملاحظه ای به تراز آب های زیرزمینی کم عمق مرتبط می باشند. با استفاده از آنالیز داده های تصاویر سنجش از دور که رطوبت خاک را آشکارسازی می کنند این ارتباط برقرار شده است. بدین منظور از نرم افزار ENVI 5 جهت توسعه مدل استخراج اطلاعات عمق آب های زیرزمینی استفاده شده است. مدل نظارت بر سطح آب های زیرزمینی، بر اساس داده های سنجش از دور با استفاده از تصاویر چند زمانه سنجنده MODIS توسعه یافته است.
در این مطالعات از داده های مادون قرمز حرارتی و باندهای 1، 2 سنجنده ی MODIS برای برآورد عمق آب های زیرزمینی در محدوده مطالعاتی عبدالخان- خویس استفاده شده است. به منظور صحت سنجی مدل توسعه یافته، از نقشه های هم اررزش ماهانه عمق آب زیرزمینی آبخوان حاصل از 83 حلقه پیزومتر منطبق بر زمان تصاویر ماهواره ای مذکور استفاده شده است. مقایسه نتایج مدل و نقشه هم ارزش عمق آب زیرزمینی همبستگی بالایی را نشان می دهد. نتایج این تحقیقات می تواند ابزاری موثر برای پژوهش های هیدروژئولوژی و حمایت از توسعه پایدار منابع آب و مدیریت در مناطق خشک و نیمه خشک مورد استفاده قرار گیرد.
1 مقدمه
تصاویر دورسنجی می توانند با دیگر داده ها ترکیب شوند و به تفسیر تبادل آب زیرزمینی و آب سطحی کمک کنند. با کمک داده های دورسنجی می توان از تغییرات مکانی و زمانی در خصوصیات مهمی چون دما، مقدار رطوبت خاک و بافت خاک نقشه برداری کرد. از طرف دیگر این برآوردها می توانند از اشکال زمین شناسی و ژئوموفولوژیکی که اتصال آبخوان-رودخانه را کنترل می کنند، نقشه برداری کنند. همچنین آنها می توانند برای نقشه برداری نشانگرهای تخلیه آب زیرزمینی - مانند تیپ های گیاهی، نواحی کم عمق آب زیرزمینی یا شور - در مناظر مختلف زمین شناسی استفاده شوند. نقشه برداری های دورسنجی می توانند برای شناسایی مکان های حساس ورود آب زیرزمینی شور به داخل رودخانه، هاله آلودگی یا تخلیه آب شیرین رودخانه به آبخوان های آبرفتی استفاده شوند.
جریان رودخانه به جز در حالت طوفانی تابع جریان آب زیرزمینی است - Winter et al ., 1998 - و با دورسنجی جریان آب سطحی می توان میزان جریان آب زیرزمینی را تخمین زد. در حال حاضر تکنولوژی دورسنجی که بتواند بطور مستقیم تخلیه رودخانه را عددی کند وجود ندارد. گروه آب سطحی ناسا ماموریتی ماهواره ای پیشنهاد کرده اند که از تداخل سنجی رادار برای تخمین تراز و جریان آب در رودخانه ها استفاده کنند . - Alsodorf et al., 2003 - هر چند که اندازه گیری جریان رودخانه از فضا با چالش های تکنیکی زیادی همراه است.
روش متداول برای محاسبه جریان آب رودخانه اندازه گیری تراز آب و تبدیل آن به هیدروگراف تخلیه بر اساس " منحنی رتبه بندی رودخانه" است. اگر منحنی رتبه بندی رودخانه برای یک رودخانه خاص در دسترس نباشد باید تخلیه رودخانه را با روابط تئوری تخمین زد که به تخمین یا هندسه کانال و یا سرعت سطح نیاز دارد
موفق ترین کاربرد دورسنجی در تبادل آب سطحی و آب زیرزمینی در مشخص کردن توزیع مکانی تخلیه آب زیرزمینی بوده است. انتظار می رود که تخلیه آب زیرزمینی به آب سطحی در کل بستر رودخانه توزیع شود. حتی در رودخانه های کوچک تخلیه آب زیرزمینی بسیار ناهمگن است.
اندازه گیری ها در مقیاس متری و کیلومتری دمای بستر رودخانه نشان می دهد که جریان ورودی آب زیرزمینی به رودخانه می تواند به طور گسترده ای تغییر کند و جریان آب می تواند بین این دو منبع آبی برعکس شود. در نواحی کوهستانی تبادل آب زیرزمینی و آب سطحی می تواند متنوع تر باشد و انتظار می رود که یک اثر حرارتی قوی را بوجود بیاورد
نبود داده های پویای دقیق آب های زیرزمینی یک مشکل اساسی برای مدیریت منابع آب ها در آبخوان ها است. فن سنجش از دور می تواند نقش مهمی در به دست آوردن اطلاعات پویا از سطح آب در حوضه مقیاس بزرگ را ایفا کند. محققان لایه های مادون قرمز حرارتی و تصاویر رادار را برای نظارت بر آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار داده اند
برای نظارت بر تغییرات ذخیره سازی آب های زیرزمینی در بلند مدت در آبخوان دشت های مرکزی ایالات متحده. نیز از تکنیک های نظارت آب های زیرزمینی با استفاده از تصاویر ماهواره ای از طیف جاذب آب و هوا استفاده شده است
بحث
-1-2 محدوده مورد مطالعه
محدوده مطالعاتی با مساحت 2286/4 کیلومتر مربع بین مختصات UTM، 231500 تا 283000 طول شرقی و 3501800 تا 3610000 عرض شمال و با کشیدگی شمالی - جنوبی در زون 39 شمالی قرار دارد. از مساحت فوق حدود 206/8 کیلومتر مربع آن به گستره سازندی و بقیه یعنی 2079/6 کیلومتر مربع آن به پهنههای آبرفتی تعلق دارد. در واقع محدوده مورد مطالعه بخش هایی از محدوده های مطالعاتی دزفول-اندیمشک و آهودشت - تقسیم بندی مرکز تحقیقات منابع آب - به ترتیب با کدهای مطالعاتی 2335 و 2334 است که بین دو رودخانه مهم دز - مرز شرقی - و کرخه - مرز غربی - قرار گرفته است و از شمال به ارتفاعات مشرف به اندیمشک و از جنوب به مناطق جنوبی محدوده مطالعاتی آهودشت محدود می شود که در این مطالعات از آن به محدوده مطالعاتی دشت های عبدالخان- خویس نام برده می شود. مهمترین رودخانههای این منطقه رودخانه دز، کرخه، بالارود و نهر شاوور میباشند
-2-2 زمینشناسی و هیدروژئولوژی
محدوده مورد مطالعه توسط تشکیلات بختیاری و به صورت محدود توسط لهبری و آغاجاری محصور شده است. خصوصیات ضرائب هیدرودینامیکی لایههای تشکیلات آغاجاری به علت وجود لایههای رسی، مارنی و ژیپس و ماسه سنگهای سخت به ویژه در مناطق جنوبی دشت در حد پایینی بوده و به طور کلی از نظر هدایت، ذخیره و آبدهی ضعیف میباشند و میتوان گفت که اصولاً اثر مثبتی بر تغذیه سفرهها ندارد. از تشکیلات زمینشناسی موجود که در تشکیل و یا تغذیه سفرههای آبدار مؤثر است میتوان کنگلومرای بختیاری و لهبری را نام برد.
شکل -1 محدوده مورد مطالعه - آبخوان عبدالخان- خویس به همراه موقعیت پیزومترها
براساس نقشه هم عمق شهریور 1383 عمق آب زیرزمینی از حدود 90 متر در شمال محدوده تا 1 متر در نواحی جنوبی در تغییر است. عمق آب زیرزمینی در دشت لور - اندیمشک - بیش از بقیه نقاط دشت بوده و از حدود 90 متر در شمال غربی منطقه حوالی دو کوهه تا 33 متر در خروجی رودخانه بالا رود از دشت لور متغیر است. بیشترین عمق آب زیرزمینی در محدوده مورد مطالعه مربوط به این ناحیه در جنوب دو کوهه میباشد.
عمق آب زیرزمینی در جنوب شهر دزفول حدود 20 متر است که به سمت شمال دشت بتدریج افزایش پیدا کرده و در شمال دشت به حدود 36 متر میرسد. پس از طاقدیس شیرین آب - طاقدیس دزفول - عمق آب زیرزمینی به سمت جنوب دشت روند کاهشی پیدا میکند. به طوری که در دشت دز غربی تقریبا بعد از سه راهی دهلران، عمق آب زیرزمینی کمتر از 10 متر بوده و در حوالی ورودی رودخانه بالا رود به رودخانه دز عمق آب زیرزمینی به حدود 2 متر میرسد. از این مناطق به سمت جنوب، در گستره شهر شوش تا شمال طاقدیس سردار آباد، عمق آب زیرزمینی از 7 تا 2 متر میباشد. همچنین به سمت رودخانه کرخه از عمق آب کاسته شده و چاه های مشاهده ای حاشیه رودخانه کرخه عمق آب زیرزمینی را کمتر از 5 متر نشان میدهند که حاکی از زهکشی آب زیرزمینی توسط رودخانه کرخه و شاوور است.
عمق آب زیرزمینی برای شهریور 1383 در محدوده خویس در مجاورت یال شمالی طاقدیس شاوور از سایر نقاط محدوده بیشتر است و در چاه مشاهده ای Kh8 و Kh9 به حدود 17 متر نیز میرسد. محدوده مزبور منطقه تغذیه محسوب میشود و عمق آب در آن زیاد میباشد. از این منطقه به سمت مرکز دشت، عمق آب به سرعت کاهش یافته و در چاههای مشاهدهای Kh7 ، Kh14 و Kh15 به حدود از 2 متر میرسد. در مجاورت منطقه تغذیهای شمال دشت، در چاه های مشاهدهای Kh1 ، Kh2 ، Kh3 و Kh10 نیز عمق آب زیاد است که با دور شدن از این محدوده و نزدیکی به مرکز دشت عمق آب کاهش مییابد. وجود مزارع در محدوده خویس و نفوذ پساب کشاورزی از آنان، باعث شدهاست که در برخی از قسمتهای مرکزی دشت عمق آب به 1 متر نیز برسد.
در نواحی غربی و شرقی دشت خویس در مجاورت رودهای کرخه و دز، عمق آب زیرزمینی به کمتر از 5 متر میرسد. با توجه به عمق رودخانههای مذکور و نیز با توجه به نقشه هم تراز که در صفحات آتی مورد بررسی قرار خواهد گرفت، ملاحظه میشود که آبخوان دشت خویس توسط هر دو رودخانه زهکشی میشود. عمق آب زیرزمینی در محدوده دشت عبدالخان در مجاورت یال جنوبی طاقدیس شاوور از نقاط دیگر بیشتر است و به حدود 6 متر میرسد. به تدریج به سمت رود کرخه و شاوور از عمق آب کاسته میشود. با توجه به عمق رودخانههای مزبور و عمق کم آب در آبخوان، میتوان گفت که هر دو رودخانه، آب آبخوان را زهکشی میکنند. در بخش های جنوب شرق دشت عبدالخان که بین دو رود دز و کرخه محصور است چاه مشاهدهای وجود ندارد ولی شواهد هیدرولوژیکی و داده های سنجش از دور و وجود هور بامدژ بیانگر عمق کم آبزیرزمینی در این بخش از محدوده میباشد
